Hành trình gian nan đến với công nghệ mRNA

Trước khi công nghệ mRNA trở thành một ý tưởng trị giá hàng tỷ USD trong đại dịch Covid-19, nó từng có một nguồn gốc khoa học. Và đối với bà Katalin Kariko, nhà khoa học sinh ra ở Hungary, người đứng sau một khám phá quan trọng về mRNA, thì đó chính là việc phải kết thúc sự nghiệp khi thời kỳ đó ý tưởng này chưa được thừa nhận.

Bà Katalin Kariko vốn là con gái một người bán thịt ở thị trấn nhỏ Kisujszallas, Hungary. Bà say mê khoa học từ khi còn trẻ, lấy bằng Tiến sĩ tại Đại học Szeged và làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh học của trường. Năm 1985, khi chương trình nghiên cứu của trường đại học hết kinh phí, Kariko cùng chồng và con gái 2 tuổi chuyển đến Mỹ làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Temple ở Philadelphia với tài sản duy nhất là 1 chiếc ô tô cũ.

Tại đây, bà Kariko và Tiến sĩ Barnathan lên ý tưởng về việc chèn đoạn RNA thông tin (mRNA) vào tế bào, nhưng ý tưởng này của họ bị nhiều người cười nhạo. Đáng buồn là khi tất cả đang tiến triển, người cộng sự đã rời bỏ nghiên cứu khiến bà Kariko phải tự xoay sở trong điều kiện không phòng thí nghiệm, không hỗ trợ tài chính.

Bà Katalin Kariko đã trải qua những năm 1990 liên tục nhận những lời từ chối. Việc bà cố gắng khai thác thế mạnh của mRNA để chống lại bệnh tật là quá xa vời, bà không nhận được các khoản tài trợ của chính phủ, tài trợ của công ty và thậm chí là sự hỗ trợ từ cả các đồng nghiệp. Tất cả đều chỉ là những lý thuyết trên giấy.

Trong thế giới tự nhiên, cơ thể dựa vào hàng triệu protein nhỏ để duy trì sự sống và khỏe mạnh, và nó sử dụng RNA thông tin (mRNA) để cho tế bào biết loại protein nào sẽ được tạo ra. Về lý thuyết, nếu các nhà khoa học có thể thiết kế mRNA của riêng mình, họ có thể chiếm quyền điều khiển quá trình đó và tạo ra bất kỳ loại protein nào theo mong muốn như: kháng thể để chủng ngừa các bệnh nhiễm trùng, các enzym để đảo ngược một căn bệnh hiếm gặp, hoặc các khối tác nhân để hàn gắn các mô tim bị tổn thương.

Năm 1990, các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin đã tìm cách làm cho mRNA hoạt động được trên chuột. Và bà Karikó muốn nghiên cứu sâu hơn.

Bà biết RNA tổng hợp vốn dễ bị tổn thương trước hệ thống phòng thủ tự nhiên của cơ thể, có nghĩa là nó có thể sẽ bị phá hủy trước khi đến được các tế bào mục tiêu. Và tệ hơn, có thể kích động phản ứng miễn dịch khiến liệu pháp này có thể trở thành nguy cơ sức khỏe cho một số bệnh nhân.

Đó là một trở ngại thực sự, và vẫn có thể xảy ra, nhưng bà Kariko tin rằng đó là một trở ngại mà bà có thể giải quyết. Tuy nhiên, không nhiều người tin tưởng rằng bà sẽ làm được.

“Mỗi đêm tôi đều làm việc cấp, cấp, cấp. Và kết quả nhận được lại luôn là không, không, không", bà Karikó nhớ lại khi đề cập đến nỗ lực của mình để tìm sự hỗ trợ.

Đến năm 1995, sau sáu năm làm giảng viên tại Đại học Pennsylvania, bà Karikó bị giáng chức. Bà đang nghiên cứu để được công nhận chức danh giáo sư đầy đủ, nhưng bà đã không được hỗ trợ tiền để tiếp tục nghiên cứu trên công nghệ mRNA.

"Thông thường, vào thời điểm đó, tôi chỉ còn cách nói lời tạm biệt và rời đi vì nó quá kinh khủng", bà Karikó nói.

Và nỗ lực phi thường để gặt hái thành công

Đó là thời điểm bà Kariko phải vượt qua những khó khăn lớn nhất của đời người khi vừa phải rời khỏi Đại học Pennsylvania vì kết quả nghiên cứu không tốt, lại bị chẩn đoán mắc ung thư. Còn chồng bà thì bị mắc kẹt ở Hungary vì vấn đề thị thực. Giờ đây, công việc mà bà đã dành không biết bao nhiêu thời gian tâm huyết tưởng như đã trôi tuột khỏi kẽ tay.

“Tôi đã nghĩ đến việc đi đâu đó khác hoặc làm điều gì đó khác. Tôi cũng từng nghĩ có lẽ mình không đủ giỏi, không đủ thông minh. Tôi đã cố gắng tưởng tượng là mọi thứ đều đã sẵn sàng, và tôi chỉ việc thực hiện thí nghiệm để có kết quả tốt hơn mà thôi", bà Karikó nói.

Rồi theo thời gian, những thí nghiệm đó đã đạt được những kết quả nhất định và kết hợp lại với nhau. Sau một thập kỷ thử và sai, bà Karikó và Tiến sĩ Drew Weissman, một nhà miễn dịch học thuộc Đại học Boston đã phát hiện ra "gót chân Achilles" của mRNA và điều chỉnh được nó.

Một trở ngại, như nhiều lần những đối tác từ chối tài trợ cho bà Karikó đã chỉ ra, là việc tiêm mRNA tổng hợp thường dẫn đến phản ứng miễn dịch khó chịu; cơ thể cảm nhận được một kẻ xâm nhập hóa học, và bắt đầu chống lại. Hai nhà khoa học Karikó và Weissman đã phát hiện ra giải pháp để thay đổi điều này.

Mỗi sợi mRNA được tạo thành từ bốn khối cấu tạo phân tử được gọi là nucleoside. Nhưng ở dạng tổng hợp đã được thay đổi của nó, một trong những khối xây dựng đó, giống như một bánh xe bị lệch trên một chiếc ô tô, đang ném đi mọi thứ bằng cách truyền tín hiệu cho hệ thống miễn dịch. Vì vậy, bà Karikó và ông Weissman chỉ đơn giản là hỗ trợ nó bằng một phiên bản được tinh chỉnh một chút, tạo ra mRNA lai có thể xâm nhập vào tế bào mà không cần cảnh báo về khả năng phòng thủ của cơ thể.

Tiến sĩ Norbert Pardi, trợ lý giáo sư y khoa tại Đại học Pennsylvania cho biết: “Đó là một khám phá quan trọng. Karikó và Weissman đã phát hiện ra rằng nếu kết hợp các nucleoside đã sửa đổi vào mRNA thì có thể "giết hai con chim chỉ bằng một viên đá'”.

Tiến sĩ Weissman cho biết, khám phá đó được mô tả trong một loạt bài báo khoa học bắt đầu từ năm 2005, phần lớn không gây được sự chú ý, nhưng nó đã mang lại sự giải thoát về tâm lý cho các nhà nghiên cứu mRNA, những người đã giữ vững niềm tin trong suốt những năm phát triển công nghệ này.

Và mặc dù các nghiên cứu của Karikó và Weissman không được một số người chú ý, chúng đã thu hút sự chú ý của hai nhà khoa học chủ chốt, những người sau này đã giúp đưa công nghệ mRNA vào hai loại vaccine thế hệ mới trong cuộc chiến chống Covid-19 của Moderna và Pfizer-BioNTech với hàng tỷ liều vaccine cứu sống nhiều người.

GS Katalin Kariko giờ đây là Phó chủ tịch cấp cao của BioNTech. Nhà khoa học đặt nền móng cho công nghệ mRNA vốn khó khăn một thời giờ đã trở thành người nổi tiếng, và công nghệ mới này đang tiếp tục được nghiên cứu ứng dụng trong tương lai.

Bà đã được vinh danh với Giải thưởng Princess of Asturias, Giải thưởng Vilcek cho Sự xuất sắc trong Công nghệ Sinh học, Giải thưởng Breakthrough trong Khoa học Đời sống…